産業用プラスチック光ファイバーが通常1mmコアを使用する理由

産業用プラスチック光ファイバーは 通信ファイバーに詳しい技術者にとっては 珍しいものに見えます従来の工業用POFは,直径約1mmの光ファイバーを使用することがあり,一般的なシリカ通信ファイバーに見られるコアよりもはるかに大きい..

この違いは光線が繊維に届くだけではありません

巨大な光学開口が1mmのプラスチック光ファイバー短距離の産業用光学接続は,しばしば簡単なLEDカップリング,寛大なアライナメント許容度,実用的なコネクタ設計,簡単な終了,信頼性の高い装置これらの利点は,通信グレードのシリカファイバーよりも高い衰弱とより限られた帯域幅距離性能にバランスを取ります.

1 mm ほどのフォーマットでは,システムレベルのエンジニアリングの妥協単一の光学パラメータを最大化しようとする試みではありません.

したがって",mm POF"という用語は,光学コアが正確に1,000mmを測るという記述ではなく,繊維の大きさの実用的な記述として通常使用される.

プラスチック光ファイバーも異なる光学構造で存在します.IEC 60793-2-40プラスチックコア,プラスチックコーティングのマルチモード光ファイバーをA4カテゴリーに分類する.

従来の短距離産業接続では,最も重要な特徴は,大きな光学コア,マルチモード伝播,遠隔通信ではなく実用的な結合と接続を中心に設計されたシステムアーキテクチャ.

工業用POFと従来のシリカ通信ファイバーの次元差は大きく

一般的なシリカ多モード繊維は50μmコアを使用する場合,従来の単モード繊維の光学コアははるかに小さい.1mm級POFは劇的に大きな光学標的を提示する.

1mm POF vs シリカ繊維コアサイズ

これは,より大きなコアPOFがシリカ繊維よりも本質的に優れていることを意味するものではありません.この2つの技術は異なるエンジニアリングの優先順位に基づいて最適化されています.

繊維 の デザイン が 異なっ て いる の は,問題 を 解決 する ため の 最適 な 方法 です

通信やデータセンターのファイバーシステムは,通常,低減,高帯域幅,長い送信距離,厳格に制御された光学性能に重点を置く.

産業用POFは,非常に正確な光学配列を必要とせず,比較的短い距離で実用的な光学通信リンクをどのように構築するかという別の問題を扱います.

産業用制御装置,駆動装置,電源電子システム,機械,制御キャビネットの内部では,必要なリンクは数メートルまたは数十メートルしか広がらない.接続の容易さ装置の耐久性,整備性,機械的なシンプルさは,キロメートルの範囲よりも価値があります.

より大きなファイバーコアは,送信機・ファイバー・コネクタ・受信システムのエンジニアリングバランスを変化させます.

重要な違いはコアサイズ自体ではなく,そのコアサイズが周囲の光学および機械システムにできることを意味します.

産業用POFリンクは,通常,可視LEDを光学送信機として使用する.

LED は,完全に狭い,コリマート 束 の よう に 光 を 放出 し て い ませ ん.その 光学 輸出 は 限られた 放出 領域 を 占め ており,様々な 角度 に 広がっ て い ます.

この光を非常に小さなファイバーコアに結合するには,より厳格な位置付けと光学制御が必要です. 1mm POFは,はるかに大きな受信アパルチャーを提供します.

なぜ大きなPOFコアがLEDとより簡単に結合する

より 大きい 光学 的 標的 は 打ち上げ の 精度 を 低下 さ せる

基本的な幾何学原理は単純です

発光元,接続元,繊維が少し違っている場合 大きな繊維コアが 発光光のかなりの部分と重なり合っていてもよいのです小型の光学コアに比べてはるかに大きな誤差を表します.

これは,光学インターフェースに通常の製造と組立の変動に対するより多くの耐性を与えます.

この結果,不整列に対する完全な免疫は得られない.重度の横向または角誤は,依然として重要な光学損失を引き起こす可能性があります.

その利点は,受け入れられる位置設定の窓が広がるということです.

中核直径 は 結合 図 の 一部 だけ です

核の直径だけでは 光が繊維にどれだけ簡単に侵入できるかは 決まっていません

数値アパルチャー,またはNAは,繊維によって受け入れられ,導かれるインプットアングルの範囲に関連しているためも重要です.

大きいコアにより大きな位置容量があり,比較的大きな容量範囲により大きな角容量がある.

この組み合わせは,従来の産業用POFがLEDベースのトランスミッターで効果的に機能する理由を説明するのに役立ちます.

したがって,エンジニアリング関係は以下のように表される.

大型光学開口 + 適正な数値開口 + 短距離LEDリンク設計 = より寛容な光学インターフェース

これは,大きな核が より多くの光を集めると言うよりも より正確です"

光信号がコネクタや切り離せるインターフェイスを通過すると,機械的な位置付けは光発電予算の一部になります.

ファイバー対ファイバー接続では 2つのファイバー端が横向きに偏り 角的に並べ替えられず 準備が不十分で 不適切な隙間によって隔たれると 光学損失が増加します

大核POFはこれらの効果をなくさないが,より幾何学的限界を提供している.

小規模 な 側 の 偏差 が 重要 な こと が なくなる

繊維の先端が少し横向きに 移動していることに 注目してください

非常に小さな光学コアでは,小さな物理的移動でさえ,コアの総直径の相当な割合を表すことができます.送信と受信領域間の重複は,したがって急速に減少する.

同じ移動は1mm光核のはるかに小さい部分を表します

大核対小核の調整許容度

これは以下に対する より多くの寛容性を生み出します.

• 通常の製造変動

• コネクタの位置変化

• 繰り返し挿入して取り出す

• 軽度の機械的磨き

• 小さい組立ミス

• 装置の操作中に軽微な位置変化.

これは特に,実験室の位置付け条件下ではなく,より大きな機械的および電気的システムの一部として光学部品が動作しなければならない産業機器において有用である.

大核POFは まだアライナメント問題から 免れていないとは言えないまたは過剰な移動は,まだ利用可能な光学マージンを減らすことができます.

同じ次元優位性は,繊維端末にも影響します.

小核のシリカ繊維接続には,一般的に繊維の配列と端面の準備の厳格な制御が必要です.

大核POFは,適切なシステムでよりシンプルなコネクタと端末アーキテクチャをサポートすることができる.

単純化された産業用POF終了

POFコネクタシステムの中には,繊維を切断し,コネクタに挿入し,機械的に保持し,比較的簡単な手順で準備することを可能にするものもあります.他のシステムには,まだ磨き具や専用切断ツールが必要かもしれません..

重要な点は POF は全く精度を必要としないということではありません

設計上の利点は,その大きな光学領域により,コネクタ設計者がより大きなアライナメントターゲットで作業できるようになります.特定の終結方法によって要求される光学精度のレベルを低下させる.

光学性能は 産業通信システムの 一部に過ぎません

ファイバー リンク も 組み立て,設置,検査,交換,維持 する 必要 が あり ます.

より寛容な光学インターフェースにより これらの実践的な作業が容易になります

容易 な 集会 と 田舎 奉仕

多くの産業システムでは,光学リンクは専用の通信ファイバー装置の一部ではなく,通常の設備のメンテナンスの一部として設置または保守されます.

より大きな光学インターフェースは,日常的な組み立てと接続の際に極めて正確なアライナメントに依存することを減らすことができます.

これは以下のような用途で有用である.

• 産業用制御装置

• サーボドライブ

• 変頻駆動装置

• 電源電子装置

• コントロールキャビネット

• 短距離の機器同士の光学接続

• 電気的に隔離された信号経路

1mmのコアは,自動的にすべてのPOFの設置を簡単にするわけではありません.設置手順が最終結果に影響を与えます.

巨大なコアが提供しているのはシステム設計者およびインストーラにとってより多くの調整幅.

小さい機械的動きのためのより多くの余地

産業機器は振動,熱膨張,コネクタの動き,その他の小さな機械的変化を経験する可能性があります.

大核POFリンクは"振動防止"とは言いません. 機械的信頼性は,接続器の保持,ケーブル路由,ストレスの軽減,および全体的な機器設計に依存しています.

しかし,小さな動きが光学アライナメントにわずかな変化をもたらす場合,より大きな光学標的は,その動きが大きな結合損失を生む前に,より幾何学的限界を提供します.

利点は,位置変化に敏感性が低下する機械的な障害に対する免疫ではありません

大きいPOFコアは 自動的により長い伝送距離を生成しません

この区分は重要で,結合効率と伝送範囲は同じものではないからです.

大きなコアは 光ファイバーにより多くの光電力が入り 接続器の配列をより寛容にすることができます インターフェースで利用可能な光学限界を向上させることができます

しかし 送信距離は 光学リンク全体の性能に依存します

クープリング効率はリンクリーチとは違う

効率的な結合のリンクは より強い光学信号から始められますが 信号は繊維を通して伝播するにつれ まだ電力を失っています

従来のPMMAPOFは,通信シリカファイバーよりもかなり高い衰弱性を有します.

その結果,産業用1mmPOFリンクは,通常,キロメートル規模の通信ではなく,短い伝送距離のために設計されています.

大きなコアは,インターフェースの結合問題を解決するのに役立ちます.それは繊維の内部での伝播損失を除去しません.

実際にPOF伝送距離を決めるのは何ですか?

POFリンクの利用可能な距離は,次のものを含む,完全な光学電源と信号品質予算に依存する.

• 送信機の光出力

• 結合効率

• 繊維の衰弱

• コネクタとインターフェースの損失

• 受容器の感度

• 数値開口と打ち上げ条件

• データ速度は

• モダルの分散

• 必要な営業利益率

1mmのコアでは,特にコップリングの耐性が改善される.

改善するわけではありません

だから:

より大きなコア → より簡単な結合

含まない:

より大きなコア → より長い伝送距離

                                         大きい 中心 は,より 長い 距離 を 意味 する こと で は ない

1mmPOFを産業用装置に使うのに役立つ特徴は,なぜ長距離シリカ通信ファイバーを直接置き換えないのかを説明するのに役立ちます.

エンジニアリングデザインには 常に妥協が必要です

モダル分散と帯域幅

従来の産業用ステップインデックスPOFは多モードです

光は,多くの異なる光学経路に沿って繊維を通って伝わることができる.いくつかのモードは比較的直接的に移動する一方で,他のモードは繊維を通ってより長い経路に従います.

これらの経路が異なるため,光学パルスの一部が受信機に少し異なる時間に届く可能性があります.

この効果はモダルの分散.

パルスが時間とともに広がるにつれて,受信機はより高いデータ速さやより長い距離で隣接するデータシンボルを区別するのが難しくなります.

これは帯域幅距離制限を 引き起こします

しかし,大きなコアだけで帯域幅が低いと言うのは誤りです.

帯域幅は,以下を含むいくつかの相互作用する要因に依存する.

• 屈折率プロファイル

• 数値開口

• 核の幾何学

• モード分布

• 打ち上げ条件

• 送信機の特性

• 受信機の設計

従来の大型コア,高モードカウントのステップインデックスPOFは,より簡単な光学結合とより大きなアライナメント・トレランスの引き換えに,いくつかの帯域幅距離制限を受け入れます.

シリカ 繊維 より 強い 弱さ

もう"つの大きなトレードオフは 増殖損失です

シリカ通信繊維は長距離での非常に低い衰弱に最適化されています

従来のPMMAPOFはより高い衰弱性があり,利用可能な光学電力の限界が不十分になる前に信号が移動できる距離を強く制限します.

これは長距離通信システムにとって重大な欠点です

短距離産業用光学リンクでは,システムにより簡単な結合,よりシンプルなコネクタ構造,より大きなアライナメント・トレランス,代わりにより便利な設置.

そのため,産業用POFは,通信ファイバーと同じ優先順位で判断されるべきではない.

コア直径は光学リンクのパラメーターの"つです

2つの繊維が同じ核の寸法を持つ場合,

• 数値アパルチャー

• 屈折率プロファイル

• 光学材料

• 減衰特性

• 打ち上げ条件

• 動作波長について

同様に,コア直径の変更だけでは システムの最終的な帯域幅,距離,または信頼性が決定されません.

ファイバーは常に送信機,コネクタ,受信機,および必要なリンク条件とともに評価されなければならない.

工業用POFで一般的に使用される約1mmの幾何学は,完全なシステム要件を一緒に考慮すると意味があります.

大きな光学開口がLEDの結合を容易にする

調整の要件を緩和します

接続システムに機械的な変化に対する より多くの耐性を与えます

シンプルな終了とインストール方法をサポートできます.

これらの特徴は,実用的な設置,使用可能性,堅牢な結合が重要な短い産業リンクで価値があります.

同時に,従来の大型POFは大きなトレードオフを受け入れます.

その衰弱は電信シリカファイバーよりもはるかに高く,従来のステップインデックスシステムでは,マルチモード伝播が帯域幅距離性能を強く制限します.

より大きなコアでは より良い繊維や より速い繊維や より長い距離を持つ繊維が 自動的に作られることはありません

その代わりに1mmのプラスチック光ファイバーは システムレベルの技術的な妥協です多くの短距離産業接続で受け入れられる性能制限の代わりに,接続点でのより大きな光学および機械的許容量.

このトレードオフこそが 大型のコア形式が 役に立つのの本当の理由です

なぜ工業用プラスチック光ファイバーは こんなに大きなコアを使っているのか?

工業用POFは,大開口が光学結合と機械的な配列をより寛容にするため,約1mmの光学幾何学を使用することが多い.これは実用的なLED送信機をサポートします.シンプルな接続構造簡単に終了し,通常の組立変異に対するより大きな耐久性.

なぜ1mmPOFを LEDと組み合わせるのは簡単なのか?

LEDは有限の面積と角度範囲で光を放つ.大きなPOFコアははるかに大きな光学標的を提供します.したがって,送信機とファイバは顕微鏡精度で並べ替えする必要はありません.数値アパルチャーも 繊維が受け入れることができる 打ち上げ角度の範囲に影響を与えることで貢献.

1mmのPOFは ガラスの光ファイバーよりも簡単に切断できるのか?

大きな光学コアにより,いくつかのPOFコネクタシステムは,よりシンプルな切断,機械的保持,およびエンド準備方法を使用することができます.正確な終了プロセスは,まだコネクタの設計に依存しています特殊なツールや磨きが必要かもしれません.

より大きなPOFコアは 送信距離を増加させるのか?

より大きなコアは 結合効率と配線幅を向上させますが 送信距離は 繊維の衰弱,コネクターの損失, 送信機の出力,受容器の感受性,データレート,モード分散,および必要なシステムマージン.

1mmのプラスチック光ファイバーの帯域幅を制限するのは何ですか?

従来のステップインデックス1mmPOFでは,多くの光学モードが異なる経路に沿って伝播し,異なるタイミングで到着する可能性があります.このモダルの分散は光学パルスを拡散し,帯域幅距離性能を制限します.数値アパルチャー,屈折率プロファイル,打ち上げ条件,受信機設計も結果に影響を与える.

1mmコアは 産業用光学リンクにとって常に最良の選択ですか?

いいえ 適切なファイバーは 送信距離 帯域幅 光学電源予算 接続器の設計 設置要件に 依存します1 mm POF は,短距離リンクが簡単に結合できる場合に特に有用である.適正な調整容量があり 便利な設置も可能です